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2021中国舞台影视灯光调研分析报告——常规灯具·特效器篇

原创 2022-07-21

2021年9月~12月,中国照明学会舞台电影电视照明专业委员会邀请了30余位专家(名单附后)组成六个调研组,先后赴北京、遵义、安顺、杭州、上海、泰州、广州、佛山等地,深入企业调研,走访了25家企业、1家行业商会、2个获奖工程项目。专家们走进车间、实验室、研发部,了解企业文化、经营理念、技术创新、测试产品和灯光技术的最新动态,并形成了涵盖常规灯具、电脑灯、特效器、吊挂技术、控制技术、工程技术等的内容的13篇调研报告。


2021年,企业克服疫情带来的影响,工作热情高涨,技术研发投入强劲有力,在产品设计、工艺制造、质量控制、差异化发展等方面不断挖掘潜力,推出了一批品质优良、满足不同需求的产品。


本篇主要介绍常规灯具和特效器的最新技术、发展趋势和产品案例。


常规灯具属于功能照明范畴。随着时代的发展,随着新技术应用和LED光源的普及,常规灯具获得了重大技术突破。常规灯具是舞台影视灯光必不可少的基础灯具,影像技术进入了4K时代,需要性能更好的灯具与之相适应。


舞台灯光设计离不开特效的配合,尤其是烟雾。没有适当的烟雾,灯光效果会大打折扣,灯光缺少烟雾,色彩、层次、空间立体感都会逊色很多。通常使用的特效器有烟机、雾机、泡泡机、雪花机、彩纸机、喷火机、冷焰火、干冰机等。


由于篇幅限制,报告中所列举灯具仅作为参考代表,并非所属企业唯一独有。


【本篇涉及企业包括:北京星光影视设备科技股份有限公司(星光)、ARRI中国公司(阿莱)、广州斯全德灯光有限公司(斯全德)、广州方达舞台设备有限公司(方达)、广州鹏林照明灯具有限公司(CKC)、广州市德晟光电科技股份有限公司(德晟)、广州佰艺精工有限公司(佰艺)、广东华晨影视舞台专业工程有限公司(华晨),佛山市飞达影视器材有限公司(飞达)、广州市升龙灯光设备有限公司(升龙)、广州迪杰帕尔电子科技有限公司(DJPOWER)等。】


1  LED灯具色彩管理与光色校正技术的应用


常规灯具主要功能是景物氛围的营造和人物造型,显色特性和色温调节是重要的指标。过去大多数LED灯具采用的是白光LED光源。近年来,随着对LED灯具显色性、色彩丰富性等性能要求的提高,多彩LED光源灯具越来越受到重视。随之,HSIC等色彩管理技术的应用也逐步走向成熟,通过软件、硬件相结合实现色彩管理控制和光色校正(见图1),为灯具显色指数提升、色彩精准控制、一致性校准、颜色库建立等方面奠定了基础。2021年,各企业在探索智能色彩管理系统和动态光色校正技术等方面均取得了一定成效。


1.1

广色域高显色指数的追求



阳光是理想的光源。随着LED技术的发展,与阳光类似的LED全光谱、广色域、高显指灯具逐步量产并进一步推广。灯具除了可输出高质量的白光,还内置常用色彩的颜色库,满足设计师对色彩变化的需求。


佰艺针对彩色模组的“红移”问题,用软硬件结合方式,开发了色彩混光优化控制系统(MixCol-OPT),使混色坐标可以精准锁在X、Y轴目标值上,从而显色指数(Ra)和电视照明一致性指数(TLCI)都有所提升。该技术已经应用在七色LED模组, 300 W成像灯(见图2)和聚光灯等多款灯具Ra>95、TLCI>90。


CKC聚光灯350TW(见图3)采用RGBAL单颗5色光源,内置130多种颜色滤纸(LEE、ROSCO)按实体1:1参照调色,采用光色校正技术捕捉X、Y坐标,确保光色在误差范围内。


方达聚光灯J300L-C(见图4)为7色阵列式光源,内置40种常用颜色,采用色彩混合技术和多点光源阵列设计,确保色温准确,光色一致,Ra>95。


斯全德变焦LED帕灯(见图5)采用6色LED引擎,实现广色域、仿阳光品质,200多个数字滤镜,能实现LEE、ROSCO、情景色谱、心理色谱等系列色彩。


升龙的19颗15 W 灯具(见图6)采用RGBL四合一光源,运用混色软件算法,通过将Lime作为基础色光源,采用RGB补光技术,3 200 K~8 000 K色温段实现高显指、HSI混色、独立红绿蓝饱和度调节等功能。


1.2

自动补偿技术的应用



LED灯具的光效和光质与工作时间和温度息息相关。过热会减少光输出和产生偏色,加速LED老化;使用一段时间后,光质也会发生变化。因此,LED灯具的热管理是关键技术,通过优化散热器、高效印制电路板、高热导率外壳等来应对这一挑战。


LED芯片X、Y坐标会随温度和时间变化,采用绝对色差补偿技术,对原始颜色数据进行预先测量,计算一定温度范围内LED颜色差异,创建一个色彩坐标温度基准曲线库表,使用专业软件计算补偿值,校正X、Y坐标,确保不同状态下输出的一致性。


阿莱欧必德(Orbiter)(见图7)不仅有良好的光学系统设计,其控制模式也可圈可点。它借助顶级电子系统,凭借超强运算速度,使用LiOS灯光操作系统,提供包括CCT、HSI、独立色彩、X/Y坐标色彩、色纸模式、光源匹配、灯光效果等8种色彩模式,准确模拟钨丝灯、HMI镝灯、荧光灯、自然光、特种光源以及国际标准色纸ROSCO、LEE的色彩。调色或取色简便易行,节约时间,同时可确保色彩的一致性。


方达R300L-C平板灯(见图8)采用4色RGBW混光系统,运用软硬件结合的方法,自动校正管理系统会根据每种颜色的光效、色坐标、波长、电流变化曲线、温度变化曲线等参数计算出最佳的配比方案,取得光色平衡一致。


华晨的高显指LED平板灯(见图9),通过高效散热系统使得光输出稳定,其100 W、200 W、300 W、400 W柔光灯均可达到Ra≥97、TLCI≥97。


飞达的PH-LED801SL-15灯具(见图10)色温CCI指数接近0,色温2 600 K~6 000 K可调节,CRI和TLCI指数达96以上,R9>90。


CKC平板灯300/600TW(见图11),能捕捉每台灯具6种基础色的X/Y坐标和波长数据,进行大数据处理。个别灯具出现差异,系统会自动识别适当增减互补色或临近色,达到色彩一致。色温可调范围2 000 K~10 000 K,Ra和R9均大于95。

    

2  灯具光学系统升级与优化


灯具光效、光质与光源品质、控制电路、散热系统有关,光学系统的优劣也至关重要。光学系统与光路的设计、镜头的镀膜、材料的选择、安装的工艺等等都有关。


飞达的PH-LED600(见图12)成像灯采用非球面光学透镜,多层增透膜处理,提高了成像质量,确保光斑均匀度,光效提升了近50%。


欧玛全电动追光灯Gatling500(见图13)采用特殊光路设计,整灯长度491 mm,宽度220 mm,质量12.25 kg,10 m照度可达14 000 lx,Ra≥92。解决了追光灯用电安全和安装难度问题。


德晟MH-682BP光束灯(见图14)的光学系统利用大小两个反光镜,采用320 mm出光口径,使得光效利用率达80%以上。据介绍,30 m照度可达90 000 lx,类似探照灯的效果。


阿莱欧必德(Orbiter)(见图15)通过QLM 灯头快装系统改变光路,可通过更换反光碗、四角柔光箱等多种附件改变光质光效。


3  追求体积小、重量轻的多用途灯具


体积小、重量轻、功能多、品质优的灯具,是企业不断追求的目标,在一些特定应用场所也受到大家的青睐。


ACME的BEAM 50C VW效果灯(见图16),超近距离X、Y轴结构设计,灯具紧凑轻巧、体积小、重量轻。多灯横向竖向排列均可快速拼接,灵活多变,可嵌入天花板和定点固定安装,具有逐点控、圈控、频闪、调光等功能,可通过X、Y轴旋转角度实现画图、3D空间动态效果。


飞达PH-LED307静音聚光灯(见图17)小巧玲珑,可选择对称式、非对称式光学散光片控制出光角度,调整光斑的大小、改变光斑的形状,灯体上0°~20°刻度,方便调节安装。


华晨的100 W、200 W便携LED聚光灯(见图18)采用独特的风箱式调焦机构(18°~55°),无噪声、体积小、质量轻。


阿莱欧必德(Orbiter)是一款多功能、多用途灯具(见图19)。其先进和灵活的设计方案,使其成为目前应用功能最全面的一款智能化多功能LED灯具。


斯全德代理的铼特恩是一款高显指、轻便、适用于外拍环境的灯具(见图20),防水等级分为IP54和IP68,内置锂电池在最亮状态下可续航40 min。 

        

4  灯具的差异化、定制化、便利化发展趋势


随着LED光源的普及应用,常规灯具的技术含量越来越高,光源、控制、光学、功能等多个方面都有长足进步,市场不断涌现高显色性、高可靠性、高性价比、节能、轻便的灯具。近几年,演艺灯具使用场所不再局限于舞台,在针对不同客户差异化、定制化、便利化等方面显示出了一定的趋势。


4.1

调光曲线的差异化



调光曲线是舞台灯具的重要参数之一,灯具接收控制信号后,根据设定的函数曲线控制光通量输出,以满足不同情景的要求。目前,比较常用的调光曲线有线性、平方、反平方、S形、对数、伽玛等(见图21)。


斯全德变焦LED帕灯,采用19位调光技术,可以选择四种调光曲线:线性、S形、平方、伽玛。


方达J300L-C和R300L-M灯具,设置两种254等级的可选调光曲线:线性和对数。

CKC的350TW和300/600TW采用16位调光技术,可以选择四种调光曲线:线性、平方、反平方、S形。


4.2

刷新频率(闪烁)多模式



LED灯具一般采用PWM(脉宽调制)方式调光,调制频率与摄像机不匹配时,电视图像会受到干扰。摄像机电子快门速度与调制频率配合至关重要,特别是在录制舞蹈、杂技、体育等节目需要采用高速拍摄时,尤为明显。


方达的J300L-C和R300L-C灯具,均预设3种常用频率:1 kHz、17 kHz、29 kHz。

CKC的350TW聚光灯,预设7种常用频率,最高可达25 kHz。


CKC的300/600TW平板灯,预设14种常用频率:900 Hz、1 000 Hz、1 100 Hz、1 200 Hz、1 300 Hz、1 400 Hz、1 500 Hz、2500 Hz、4 kHz、5 kHz、l0 kHz、15 kHz、20 kHz、25 kHz,可满足不同场合使用。


4.3

频闪灯的电子雾化功能



ACME的STROBE5IP频闪灯(见图22)的玻璃具有电子雾化功能,在由“点”向“面”的过渡中有光束的效果变化,在雾化效果中输出强劲的频闪。白光LED隐藏于彩光LED模组中,在混彩区域同时投射出耀眼的白光,实现“点、线、面”相结合的舞台灯光效果。


43

LED灯具的定制化



LED灯具的特点,为灯具的定制化提供了可能。企业根据市场需求研发各种各样的定制化灯具。


星光以创新性思维,扩展到会议灯光、剧场观众厅照明和教育照明等领域,尝试进行同平台开发多规格定制灯具。其LED嵌入式格栅灯LT-W1198D(见图23),基本款用于顶光,换装旋出式双功能灯体,既可以垂直照明,也可以调节角度作为面光和背景光使用。


德晟开发了多款适合不同用户要求的防水LED条灯、射灯、瓦片灯等,还将互动装置、定制图案整合在产品中,为客户提供个性化的解决方案。


4.5

常规灯具的电脑灯化控制趋势



随着光源应用的趋同和技术的发展,常规灯具的智能化程度也越来越高,从种类繁多、功能单一、手动操作,逐渐演变成多功能、自动化、智能化灯具,再不是原来意义的“常规灯”,与所谓的“电脑灯”的界限越来越模糊,甚至难以区分,它们的功能定位已经越来越走向融合发展,形成了你中有我、我中有你的态势。


华晨的400WLED电脑聚光灯(见图24),4个扉页开合、灯口旋转、X/Y轴及调焦等8个动作实行“电脑灯化”控制,提升布光效率,实现一键式场景记忆存储和提取。


佰艺的LED 7色、9色电动天幕灯(见图25),通过DMX512信号控制灯具俯仰角度,解决了天幕灯与景片距离改变时的角度调整问题,提升了使用的灵活性。


CKC的摇头染色聚光灯500FC Wash Z500(见图26),光源为500 W的单颗LED五合一RGBAL,光斑角度13°~60°可调,既可作为常规聚光灯使用,也可以作为染色灯使用,配置多种调光曲线和五种调光模式:标准模式、舞台模式、电视模式、建筑模式、剧场模式,具有DTW仿钨丝灯效果。


5  特效器中的技术与应用


舞台演出离不开特效器。近几年,旅游演艺项目中多有使用互动或参与表演的特效器,增加了观众的体验感,市场前景广阔。DJPOWER在技术研发中具有许多独门绝技,其中烟雾机中的立停技术、速喷技术,雾化腔的无油监测保护技术、安全保障技术,耗材中的安全环保技术等等,都值得与大家分享。


5.1

烟雾机中的立停技术

烟雾机中的立停技术


演出过程中,烟雾的控制很重要,烟雾量多了、少了都不行,要恰到好处。传统加热型烟雾机在指令停止喷烟后,雾化管道中的烟雾油还会延迟雾化,在喷口处形成“袅袅不断”的余烟,影响演出效果。滴落或喷射出灼热的油滴,不仅污染舞台地面,还存在人员烫伤等隐患。


DJPOWER立停技术应用在多款烟雾机(见图27)和气柱烟机上,在喷烟指令停止时启动的立停通道,利用烟雾油在加热管道中雾化的压力,将雾化管道中灼热的烟雾油回送到油桶中,做到停止干脆利落。多台同时使用时,能做到喷烟动作开、喷、停一致。


5.2

速喷技术的应用



加热型烟雾机因油泵的个体差异,启动速度区别较大。抽油管道长度形状的不同,接收指令到喷出烟雾响应时间也不同,多台烟雾机间难以同步。


DJPOWER应用预加压技术,将烟雾油储预存蓄能器中,通过响应速度0.05 s左右的电磁阀开关,使蓄能器内的高压烟雾油在极短时间内到达雾化管道,形成烟雾迅速喷出,喷射速度从1 s缩短为0.2 s,大大提升了响应速度。烟雾气柱替代耗材昂贵、体积笨重的液态二氧化碳气柱成为现实。该技术应用在H-2VSD(见图28)、H-2VS、DSK-3000VK、DF-3000V等气柱烟机上,能够精准配合音乐点喷、连续点喷等。H-2VSD为双管向上喷气柱烟机,其LED焰心变色功能可以制造效果绚丽的双色气柱,两台拼接使用时,产生四色庞大烟柱,气势强大,视觉效果震撼。


5.3

雾化腔无油监测保护及安全保障技术



烟雾机无油空抽会形成雾化腔过热、损坏油泵、喷出炽热油滴等隐患。DJPOWER程序中的状态检测法,能够检测输出量对应的烟雾油雾化时所消耗的热量,精确判断油量状态,智能化停止空抽动作。针对大功率大体积雾化腔检测难点,采用光电无油检测技术,红外线能够感应油管中液体的流动,达到监测油量、解决无油保护的难题。


雾化腔的工作温度可达到300℃,雾化腔材质为熔点580℃左右的铝合金,一旦温度控制电路失效,持续升高的温度就会融化雾化腔,造成火灾或人身伤害事故。DJPOWER采用了两道机械温控保护器确保安全。


5.4

 耗材中的安全与技术



烟雾机产生的烟雾飘浮于空气中,直接和人体接触,烟雾油材料是否健康环保非常关键。选用高纯度医药级或食品级原料,才能最大程度地避免烟雾对人体的影响。


配置烟雾油所用的水也是关键的一环,水的纯度越高,雾化后残留的杂质就越少,雾化管道就越不容易产生堵塞。DJPOWER采用电阻率约为18 MΩ·cm的超纯水调配烟雾油。


掌握各种原料的特性,根据不同机型和使用环境研发不同配方的烟雾油。DJPOWER的水雾机快消油PRO-SW,可以制造浓密低沉的洁白烟雾,飘离地面80 cm时会迅速消散。针对烟雾气柱机研发的PRO-V气柱油,喷发的浓白色烟油气柱迅猛有力,喷发停止后烟雾迅速散尽。针对酒吧等需要长时间的薄雾效果研发的PRO-J、PRO-C等雾油,形成的烟雾薄而透明、环保无害。


6  总结与思考


随着舞台灯光技术的不断发展,行业的技术积累日趋雄厚,进步日趋明显,无论是控制技术还是光源、光学检测技术,都迅速向底层技术挺进,一些关键技术已经行业领先。通过这些年的调研,企业间相互促进、互相学习,新技术新应用不断普及。


创新引领未来,领军企业在基础研发方面投入巨大,硕果累累,在独立自主的创新中寻求突破点。高科技企业不仅拥有强大的技术、设计、研发、生产能力,更可贵的是厚积薄发之下的锐意进取精神。自主知识产权和专利技术的意识显著提升,无论是在设计思想、生产工艺,还是在产品性能、实用性、安全性上,都有明显的进步。


令人欣喜的是,设计环节的人性化和实践性更加深入具体,企业从粗放型向精细型的转变正在加速;为用户提供多角度、多维度的解决方案的趋势更加普遍,无论是行业基础发展、具体产品技术还是综合用户体验,都迈入了新阶段。


为了顺应时代,采用自动化生产模式,机器人参与设备装配,提高了工作效率,使设备的一致性、稳定性加强。这种生产方式可能会慢慢成为趋势。


舞台影视灯光行业需要多方面协同合作,企业需要不断地立足主业、整合资源、开拓创新,从产品制造到系统集成,从硬件生产到软件开发,从搭建系统到参与运营,各方面都要付出艰辛的努力。在此,呼吁企业加强合作、攻坚克难,为营造健康的市场环境而共同奋斗。  

选自《演艺科技》2022年第2期 江中鸿,吴剑敏,张   冉,吕   波,王京池《2021中国舞台影视灯光调研分析报告——常规灯具·特效器篇》转载请标注:演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。

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